Sistemas de Espuma Contra Incendios en Tanques de Almacenamiento de Combustible Según NFPA 11

Introducción

Los incendios en tanques de almacenamiento de combustible representan un alto riesgo para la seguridad industrial y el medio ambiente. La extinción de estos incendios con espuma es uno de los métodos más efectivos, ya que permite suprimir las llamas, enfriar la superficie del líquido inflamable y evitar la reignición. La espuma contra incendios actúa formando una capa sobre el combustible, aislándolo del oxígeno y reduciendo la liberación de vapores inflamables.

El proceso de extinción con espuma involucra los siguientes pasos:

• Generación de espuma: Se mezcla un concentrado de espuma con agua y aire para formar burbujas de baja, media o alta expansión.

• Aplicación sobre el fuego: La espuma se distribuye de manera uniforme sobre la superficie del combustible a través de boquillas, generadores o cámaras de espuma.

• Supresión de vapores: La espuma sella la superficie del líquido, evitando la evaporación de vapores inflamables.

• Enfriamiento del combustible: La humedad contenida en la espuma ayuda a reducir la temperatura del combustible y sus alrededores.

• Prevención de reignición: La capa de espuma actúa como una barrera que impide que el oxígeno vuelva a entrar en contacto con el combustible.

La Norma NFPA 11 establece los requisitos para el diseño, instalación y mantenimiento de sistemas de espuma de baja, media y alta expansión para la extinción de incendios en líquidos inflamables. En este documento, se presentan los tipos de espuma, tanques, sistemas de aplicación, métodos de inyección, tasas de aplicación, tiempos de descarga y capacidad de almacenamiento de concentrado de espuma requerida para combatir incendios en tanques.

Tipos de Espuma

La NFPA 11 reconoce varios tipos de espumas para la extinción de incendios en tanques de almacenamiento de combustibles:

• Espuma de Proteína: Basada en productos naturales, ofrece buena resistencia al calor y es económica.

• Espuma Fluoroproteínica (FP): Mejora la resistencia a la re-ignición y tiene mejor estabilidad mecánica.

• Espuma de Película Acuosa Formadora (AFFF): Crea una película acuosa que suprime los vapores inflamables.

• Espuma Fluoroproteínica de Película Acuosa Formadora (FFFP): Combinación de FP y AFFF con ventajas de ambas.

• Espuma Resistente al Alcohol (AR-AFFF): Diseñada para incendios de combustibles polares y productos hidrocarbonados.

El porcentaje de espuma indicado en la NFPA varía entre el 3% y el 6%. En los tanques de almacenamiento de combustibles líquidos, normalmente se usa una concentración de espuma del 3% para la extinción de incendios.

Tipo de Aplicación

• Inyección Superficial: A través de cámaras de espuma o formadores de espuma.

• Inyección bajo superficie: Utilizada normalmente en tanques que requieren la protección de toda la superficie del líquido. En este tipo de aplicación, la espuma flota progresivamente y cubre toda la superficie del líquido.

Tipos de Tanques y Sistemas de Espuma Utilizados

Dependiendo de la configuración del tanque, se utilizan diferentes sistemas de espuma:

1. Tanques de Techo Fijo:

• Utilizan cámaras de espuma con deflectores, que hace que la espuma escurra por la pared del tanque.

• Se pueden combinar con sistemas de inyección bajo superficie.

Inyección Superficial

Inyección Bajo Superficie

2. Tanques de Techo Fijo con Techo Flotante Interno:

• Techo flotante interno de pontones tubulares: Requieren protección en toda la superficie.

• Techo flotante interno de contacto total (honeycomb): Se aplica la espuma en el área del sello. Para ello, se instalan diques de espuma que confinan la espuma en esta área.

• Techo flotante interno de acero tipo pontón o doble cubierta (double deck): Necesitan protección del área de sello.

Para estos tanque la inyección de espuma se realiza por medio de cámaras de espuma, con deflectores, en estos tanques se recomienda el uso de deflectores planos para evitar daños en el sello de los techos flotantes en caso de llenado por encima del nivel normal de operación.

3. Tanques de Techo Flotante Externo:

• Se aplica la espuma en el área del sello.

• Se instala dique de espuma para confinar la espuma en el área del sello.

• Pueden complementarse con sistemas de monitoreo de incendio para detectar igniciones tempranas.

• La inyección de espuma se realiza mediante cámaras de espuma o formadores de espuma montados sobre una escudo instalado encima de la pared del tanque

Tasas de Aplicación y Tiempos de Descarga

La NFPA 11 establece tasas de aplicación y tiempos mínimos de descarga de espuma para diferentes escenarios:

• Tanques de techo fijo: 4.1 L/min/m², un tiempo mínimo 55 minutos para crudo, líquidos combustibles clase I o líquidos almacenados por encima del punto de inflamabilidad y mínimo 30 minutos para líquidos clase II y clase III.

• Tanques de techo fijo con techo flotante interno de pontones tubulares: 4.1 L/min/m², un tiempo mínimo 55 minutos para crudo, líquidos combustibles clase I o líquidos almacenados por encima del punto de inflamabilidad y mínimo 30 minutos para líquidos clase II y clase III.

• Tanques de techo fijo con techo flotante interno de contacto total: 12.2 L/min/m², mínimo 20 minutos.

• Tanques de techo flotante externo de acero: 12.2 L/min/m², mínimo 20 minutos.

Capacidad de Almacenamiento de Espuma

Cuando se desea conocer la capacidad mínima de almacenamiento de concentrado de espuma, la misma debe calcularse en función de:

• Tasa de aplicación de espuma (L/min/m²).

• Área de cobertura del tanque.

• Tiempo mínimo de aplicación recomendado.

Ejemplo de cálculo (inyección superficial):

• Tanque de techo fijo de 30 m de diámetro → 706 m² de superficie.

• Tasa de aplicación de 4,1 L/min/m² → 2.898 L/min.

• Tiempo de aplicación de 30 minutos → 86.943 L de solución de espuma.

• Con mezcla del 3% → 2.608 L de concentrado de espuma.

• Porcentaje adicional 10% → 2601 L

• Total, concentrado de espuma requerido → 2.869 L

Esta es la cantidad concentrado de espuma mínima recomendada para el combate de incendio en el tanque. En este ejemplo no se consideraron los requerimientos de protección adicional con manguera. El numero de mangueras requeridas para suplementar la protección de los tanques de almacenamiento se indica a continuación:

• Tanques hasta 20 m de diámetro: 1 manguera.

• Tanques de diámetro entra 20 y 36 m: 2 mangueras.

• Tanques de diámetro mayor de 36 m: 3 mangueras.

Cámaras de Espuma y Presión Requerida

Las cámaras de espuma son dispositivos diseñados para la aplicación controlada de espuma en los tanques de almacenamiento de líquidos inflamables. Estas cámaras contienen un deflector interno que permite que la espuma escurra por la pared del tanque maximizando la efectividad del agente extintor.

Para un funcionamiento adecuado, las cámaras de espuma requieren una presión de operación mínima de 2,76 bar (40 psi) y una óptima de entre 4,5 y 6,9 bar (65-100 psi), dependiendo del diseño del sistema y del fabricante. La presión es fundamental para garantizar que la espuma fluya de manera adecuada y alcance la cobertura necesaria dentro del tanque.

Componentes de la Cámara de Espuma

El número de cámaras de espuma requeridas depende del tipo de tanque, del sistema utilizado, así como también del diámetro del tanque y, en el caso de los tanques de techos flotantes con dique de espuma, del diámetro y la altura del dique de espuma.

Para tanque de techo fijo sin techo flotante interno o con techo flotante interno de pontones tubulares el numero de cámaras de espuma es el siguiente::

• Tanques de hasta 24 m de diámetro: 1 cámara.

• Tanques con diámetro mayor de 24 m hasta 37 m: 2 cámaras.

• Tanques con diámetro mayor de 37 m hasta 43 m: 3 cámaras

• Tanques con diámetro mayor de 43 m hasta 49m: 4 cámaras

• Tanques con diámetro mayor de 49 m hasta 55 m: 5 cámaras

• Tanques con diámetro mayor de 55 m hasta 61 m: 6 cámaras

• Tanques con diámetro mayor de 61 m: 6 cámaras + 1 cámara por cada 465 m2

Para tanque con techo flotante interno de contacto total o techo flotante externo de acero.

• Techo flotante con dique de espuma de 305 mm de altura: 1 cámara de 12 m, de perímetro cada una

• Techo flotante con dique de espuma de 610 mm de altura: 1 cámara de 24 m, de perímetro cada una

Conclusiones

El diseño de un sistema de protección contra incendios en tanques de almacenamiento de combustible requiere el conocimiento de los distintos tipos de espumas, tanques, sistemas de aplicación, métodos de inyección, así como las tasas de aplicación y tiempos recomendados por NFPA 11. La correcta selección y diseño del sistema garantiza la seguridad y minimiza el riesgo de incendios catastróficos en instalaciones industriales.